Hoy en día las nuevas tecnologías que impulsaron la Industria 4.0 están siendo el principal factor para la transformación digital en las empresas; sin embargo, nada de esto sería posible sin el correcto uso de la información. Partiendo de esto, lo más común es pensar que gracias a la información, las empresas puede disponer de mayor conocimiento de su situación actual, tanto interno como externo; no obstante, esto no se limita únicamente al presente, ya que existen diversas técnicas que permiten predecir ciertos comportamientos y acontecimientos gracias a un buen manejo de la información.
Los gemelos digitales (o Digital Twins) son la solución a diversos problemas que surgen en la industria; por lo cual, es definida como una representación virtual y dinámica de un producto o proceso, que permite conocer a detalle el funcionamiento presente y el comportamiento futuro mediante el empleo de tecnologías 4.0 como el Big Data, Internet de las Cosas y la Inteligencia Artificial [1]. En otras palabras, es crear idénticamente un producto o proceso virtual a partir de la información de un producto real, lo que permite poder experimentar cambios en el mismo y estudiar su comportamiento sin que dicho cambios se haya realizado en el producto o proceso real.
Tecnologías Relacionadas
Tal como se ha visto, los gemelos digitales son una amalgama de tecnologías 4.0 y su finalidad converge con la idea de transformar digitalmente a una industria, una empresa o un proceso. Para ello, primero se debe recopilar una enorme cantidad de información relevante para poder funcionar de manera efectiva; una de las mejores opciones para alcanzar dicho objetivo es el uso del Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés), las cual es entendido como un conjunto de objetos cotidianos que hace uso de sensores, actuadores y API’s para establecer un comunicación e intercambio de datos entre ellos mismos o a un proveedor a través de internet [2]. Asimismo, la recopilación de dichos datos en tiempo real mediante dispositivos IoT puede ocasionar muchos inconvenientes debido a la enorme cantidad de datos que genera, aquí es donde los modelos de Big Data cumple un papel importante ya que sus algoritmos permiten el análisis, organización y extracción de datos para procesarlos y convertirlos en información [3].
Una vez obtenida la información, se hace uso de algoritmos, modelos y campos de Inteligencia Artificial, tales como el Aprendizaje Automático (ML, por sus siglas en inglés) o las Redes Neuronales Artificiales (ANN, por sus siglas en inglés), esto con el objetivo de realizar pruebas de simulación y fallos en los diferentes entornos o situaciones que el productos o proceso puede estar [4], permitiendo así la digitalización y análisis del gemelo digital que se quiera estudiar. Finalmente se tiene la tecnología/paradigma del Cloud Computing, el cual es brindado por algún proveedor para brindar el poder de cómputo y recursos necesarios para el procesamiento de la data obtenida mediante el sistema IoT, virtualización del gemelo digital y ejecución de los procesos de la Inteligencia Artificial [5].
Aplicaciones
La innovadora manera que el Digital Twin anticipa la ocurrencia de ciertas amenazas se ve reflejada en sus aplicaciones, siendo estas las principales maneras de asegurar la ejecución de actividades en proyectos que, en su mayoría, no tienen opción de aceptar dichos riesgos por el bien del mismo, de los integrantes o de todas las personas afectadas. Por ello, sus principales aplicaciones se dan en las ramas tales como:
Smart Cities: Transformar una ciudad en inteligente no es tarea sencilla ni mucho menos un proceso corto; una smart city es entendida como una visión a largo plazo de una mejora en el impacto ambiental, en la sostenibilidad de una ciudad y en la calidad de vida de los ciudadanos dentro de una zona urbana mediante el uso de la tecnología [6]. Por ello, cuando se trata con asuntos tan importantes como el medio ambiente o la vida de las personas, Digital Twins permitirá prevenir errores técnicos como la configuración de dispositivos IoT, errores administrativos como la distribución de las herramientas o incluso en la producción de nuevas tecnologías.
Proceso de Fabricación: El empleo de las tecnologías en la manufactura es esencial para asegurar la calidad del producto; sin embargo, con el paso de los años los productos a fabricar se vuelven cada vez más complejos y un buen diseño del proceso no es suficiente para poder asegurar la calidad de las masas. Es por ello que el Digital Twins juega un papel importante en dicho proceso, ya que este se alinea con el ciclo de vida del producto, siendo el producto digital una copia exacta de su contraparte física, por lo cual, presentará y se verá afectado por los diversos factores externos que actualmente está expuesta, y luego de su análisis, se busca y aplica al producto físico los métodos que permitan solucionar dichos problemas encontrados [7].
Cuidados de la Salud: El sector salud es uno de los que más demanda hay en medtech (tecnología médica), y no es de extrañar que uno de los sectores más importantes necesite de soluciones más efectivas. En el caso de la medicina, la tecnología que más aceptación está teniendo hoy en día son los dispositivos IoT para el monitoreo del estado de salud de los pacientes. Por ello, el empleo de Digital Twins permitirá un análisis en tiempo real del cuerpo del paciente, permitiendo saber cómo reaccionaría ante cierto medicamento o incluso planificar y realizar procedimientos quirúrgicos [8]. Por consiguiente, para poder aplicar dispositivos IoT para el monitoreo de salud de un paciente, es necesario que este pase por un riguroso proceso de calidad antes de ir a producción, aquí es donde el Digital Twins cumple dicho objetivo, permitiendo experimentar con el producto sin tener la preocupación de dañar el prototipo físico, permitiendo así aumentar las exigencias de las pruebas realizadas al producto.
Finalmente, una de los grandes beneficios que ofrecen los Gemelos Digitales, es que permiten a las empresas poder confiar más en el desarrollo de nuevas tecnologías, aumentando así la inversión en dicho sector y brindando mayores oportunidades de crecimiento, sostenibilidad y digitalización.
Referencias
[1] C. del Bosque Peón, “Los gemelos digitales en la industria 4.0,” Universidad de Valladolid, 2019. Accessed: Nov. 04, 2021. [Online]. Available: http://uvadoc.uva.es/handle/10324/40037
[2] D. S. C. Acosta, “Detección de amenazas en una red IoT a usando técnicas de Machine Learning,” Universidad de los Andes, Accessed: Nov. 12, 2021. [Online]. Available: https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstream/handle/1992/53720/24727.pdf?sequence=1&isAllowed=y
[3] Q. Qi and F. Tao, “Digital Twin and Big Data Towards Smart Manufacturing and Industry 4.0: 360 Degree Comparison,” IEEE Access, vol. 6. pp. 3585–3593, 2018. doi: 10.1109/access.2018.2793265.
[4] ) I. H. (strojnik, J. P. S. Rivero, and P. M. H. Castellano, Tools and Methods of Competitive Engineering: Proceedings of the Twelfth International Symposium on Tools and Methods of Competitive Engineering - TMCE 2018, May 7-11, Las Palmas de Gran Canaria, Spain. University of Technology, 2018.
[5] S. P. A. Datta, “Emergence of Digital Twins,” Journal of Innovation Management, 2017, Accessed: Nov. 15, 2021. [Online]. Available: https://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/107989/04.Digital%20Twins.pdf?sequence=14&isAllowed=y
[6] C. Benevolo, R. P. Dameri, and B. D’Auria, “Smart Mobility in Smart City,” in Lecture Notes in Information Systems and Organisation, Cham: Springer International Publishing, 2016, pp. 13–28.
[7] D. Jones, C. Snider, A. Nassehi, J. Yon, and B. Hicks, “Characterising the Digital Twin: A systematic literature review,” CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, vol. 29. pp. 36–52, 2020. doi: 10.1016/j.cirpj.2020.02.002.
[8] “Digital Twin: Enabling Technologies, Challenges and Open Research.” https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2998358 (accessed Nov. 15, 2021).
